热力学第二定律5

热力学第一定律与第二定律练习题1．填空1）在通常情况下，体系内部如含有 两个或两个以上的 相，则称为多相体系。

在整个 封闭 （封闭，开放，孤立）体系中，相与相之间没有任何限制条件，在它们之间可以有 物质的交换 、 热量的交换 和 功的交换 ，也就是说每个相是互相敞开的。

2）乙醇液体在正常沸点温度及平衡压力下蒸发为乙醇蒸气，过程的H ∆与S ∆的关系是 ∆S =∆H /T ；∆H 与Q 的关系是 ∆H = Q ；计算∆H 所需要的热力学基础数据是 ∆vap H m 。

也可以是 f m ()H g ∆$ 和 f m ()H l ∆$ 。

3）选择“＞”、“＜”、“=”中的一个填入下列空格：理想气体节流膨胀，ΔS ＞ 0，ΔG ＜ 0。

4）对一封闭体系，非体积功W f =0时，下列过程中体系的ΔU ，ΔS ，ΔG 何者必为零？(1) 绝热密闭刚性容器中进行的化学反应过程 ΔU 为零 ；(2) 某物质的恒温恒压可逆相变过程 ΔG 为零 ；(3) 某物质经一循环恢复原状态 ΔU ，ΔS ，ΔG 皆为零 。

5）吉布斯自由能判据的适用条件是 恒温 、 恒压 、 非体积功为零 。

6）在只做体积功的封闭体系中，过程的ΔA 的符号为 不能确定 （正，负，不能确定）。

7）一单组分、均相、封闭体系，在不作非体积功情况下进行变化，当熵和压力恢复到原来数值时ΔG = 零 （大于零，小于零，等于零）。

单组分是双变量体系8）5mol 单原子理想气体的(/)V H T ∂∂= 103.9 J ·K -1。

,(/)(/)(/)(5/2)V V V V p m H T T S T V p T C nR nC nR ∂∂=∂∂+∂∂=+===12.5R9）刚性绝热容器内发生反应2H 2(g)+O 2(g)=2H 2O(g)，以容器整体为系统，ΔU 和ΔH 两者当中为零的是 ΔU ；若反应在绝热恒压容器中进行，仍以容器整体为系统，ΔU 和ΔH 为零的是 ΔH 。

10）理想气体的定温可逆膨胀体系做的功最 大 ，定温可逆压缩环境做的功最 小 。

11）选择“>”、“<”、“=”中的一个填入下列空格：100℃、1.5×p 的水蒸气变成100℃、p 的液体水，ΔS < 0，ΔG < 0。

单项选择题1）1mol 单原子分子理想气体，从始态p 1=202650Pa ，T 1=273K 沿着p /V =常数的途径可逆变化到终态为p 2=405300Pa 则ΔH 为： （ A ）(A) 17.02kJ (B) -10.21kJ(C) -17.02kJ (D) 10.21kJ212222112114p p T p T T V V T p ⎛⎫=⇒=⇒= ⎪⎝⎭，,2115()317.02kJ 2p m H nC T T R T ∆=-=⋅= 2）封闭体系中，有一个状态函数保持恒定的变化途径是什么途径？ （ C ）(A) 一定是可逆途径 (B) 一定是不可逆途径(C) 不一定是可逆途径 (D) 体系没有产生变化3）当体系将热量传递给环境之后，体系的焓： （ D ）(A) 必定减少 （B ） 必定增加(C) 必定不变 （D ） 不一定改变4）下列关系式中哪个不需要理想气体的假设？ （ C ）(A) C p -C v =nR(B) (dln p )/d T =ΔH /(RT 2)(C) 对恒压过程，ΔH =ΔU+p ΔV(D) 对绝热可逆过程，pV γ=常数。

5）对于孤立体系中发生的实际过程，下列关系中不正确的是（ D ）。

A ．W =0B ．Q =0C ．ΔU =0D ．ΔH =06）如图，在绝热盛水容器中，浸入电阻丝，通电一段时间，通电后水及电阻丝的温度均略有升高，今以电阻丝为体系有（ B ）。

A ．W =0，Q <0，ΔU <0B ．W >0，Q <0，ΔU >0C ．W <0，Q <0，ΔU >0D ．W <0，Q =0，ΔU >07）某物质B 的标准摩尔燃烧焓为1(298.15K)200kJ mol c m H -∆=-⋅$，则该物质B 在298.15K 时燃烧反应的标准摩尔焓变r m H ∆$为（ A ）。

A ．1200kJ mol --⋅B ．10kJ mol -⋅C ．1200kJ mol-⋅ D ．140kJ mol -⋅8）在实际气体的节流膨胀过程中，哪一组描述是正确的（C）。

A．Q>0，ΔH=0，Δp<0 B．Q=0，ΔH<0，Δp>0C．Q=0，ΔH=0，Δp<0 D．Q<0，ΔH=0，Δp<09）一可逆热机与另一不可逆热机在其他条件都相同时，燃烧等量的燃料，则可逆热机拖动的列车运行的速度（B）。

A．较快B．较慢C．一样 D．不一定10）某非理想气体服从状态方程pV =nRT +b p（b为大于零的常数），1mol该气体经历等温过程体积从V1变成V2，则熵变ΔS m等于（A）。

A．R ln(V2-b)/ (V1-b) B．R ln(V1-b)/ (V2-b)C．R ln(V2/ V1) D．R ln(V1/ V2)11）1mol理想气体经过一个恒温不可逆压缩过程，则该过程（B）。

A．ΔG>ΔA B．ΔG=ΔAC．ΔG<ΔA D．无法比较12）恒温恒压条件下，某化学反应若在电池中可逆进行时吸热，据此可以判断下列热力学量中何者一定大于零？（C）。

A．ΔU B．ΔHC．ΔS D．ΔG13）对实际气体绝热自由膨胀过程，下列描述不正确的是（A）。

A．一定是温度降低的过程B．不一定是温度降低的过程C．一定是热力学能不变的过程D．一定是体积增大的过程简答题1．当系统向环境传热（）时，系统的热力学能是否一定减少？为什么？答：不一定，如理想气体等温可逆压缩时系统向环境传热但温度不变。

2．进行下述过程时，系统的ΔU、ΔH、ΔS和ΔG何者为零？(1)非理想气体的卡诺循环：(2)隔离系统的任何过程：(3)在100℃，105 Pa下1mol水蒸发成水蒸气：(4)绝热可逆过程：答：(1) ΔU 、ΔH 、ΔS 和ΔG 均为零； (2) ΔU 为零；(3) ΔG 为零； (4) ΔS 为零计算题1．（5分）已知反应CH 3COOH(l )+2O 2(g)→2CO 2(g)+2H 2O(l )在298.15K ，标准压力下的112.6J K mol r m S --∆=-⋅⋅$，试求CH 3COOH(l )在298.15K ，标准压力下的标准摩尔熵3(CH COOH,)m S l $。

已知：-1-12(CO ,)213.64J K mol m S g =⋅⋅$，-1-12(H O,)69.94J K mol m S l =⋅⋅$，-1-12(O ,)205.03J K mol mS g =⋅⋅$。

解：B 3222B(B)[CH COOH()]2[O ()]2[CO ()]2[H O()]r mm m m m m S S S l S g S g S l ν∆==--++∑$$$$$$ 3222-1-1[CH COOH()]2[CO ()]2[H O()]2[O ()]159.8J K molm m m m r mS l S g S l S g S =+--∆=⋅⋅$$$$$2．300.15K 时1mol 理想气体，压力从p 经等温可逆压缩到10 p ，求Q ，W ，m U ∆，m H ∆，m S ∆，m F ∆和m G ∆。

[解] 因为是理想气体等温变化，所以m U ∆=0，m H ∆=0121ln5.747kJ mol p Q W pdV Vdp RT p --==-===⋅⎰⎰ m F ∆=m G ∆=W =5.747k J ·mol -1因为是可逆压缩，所以111/5747J mol /300.15K=19.14J K mol m R S Q T ---∆==-⋅-⋅⋅3．请判断在下列过程中，体系的ΔU ，ΔH ，ΔS ，ΔF ，ΔG 中有哪些一定为零？(A)苯和甲苯在常温常压下混合成理想液体混合物(B)水蒸气经绝热可逆压缩变成液体水(C)恒温、恒压条件下，Zn 和CuSO 4溶液在可逆电池中发生置换反应(D)水蒸气通过蒸汽机对外做功后恢复原状(E)固体CaCO 3在p 分解温度下分解成固体CaO 和CO 2气体[答] (A) ΔH =0，ΔU =0(B) ΔS =0(C) 全不为零(D) 全都为零(E) ΔG =04．在298.2K 的等温情况下，两个瓶子中间有旋塞连通，开始时一瓶放0.2mol O 2，压力为0.2p 。

另一瓶放0.8mol N 2，压力为0.8p 。

打开旋塞后，两理想气体混合，计算：（1）终态时瓶中的压力；（2）混合过程的Q ，W ，mix U ∆，mix S ∆，mix G ∆；（3）如果等温下可逆的使气体恢复原状，计算过程的Q 和W 。

[解] （1）V 1=n 1RT /p 1=24.47dm 3 ，V 2=n 2RT /p 2=24.47dm 3 ，p 终=n 总RT /V 总=50.66kPa（2）理想气体等温混合，mix U ∆=0，总体积没有变化，W =0，Q =0， 2222221mix O N O O N N ln(/)ln(/) 5.763J K S S S n R V V n R V V -∆=∆+∆=--=⋅总总22222222mix O N O N O O N N ln(/)ln(/)G G G n RT p p n RT V V ∆=∆+∆=+，终，始，终，始1.719kJ =-（3）恢复原状，mix U ∆=0，mix S ∆= -5.763J·K -1Q R =T mix S ∆ 1.719kJ =-，W = - Q R 1.719kJ =5．请证明下列关系式：（1）()()()///T V T H V T p T V p V ∂∂=∂∂+∂∂（2）()()//T p H p V T V T ∂∂=-∂∂[证] （1）d d d H T S V p =+(/)(/)(/)T T T H V T S V V p V ∂∂=∂∂+∂∂(/)(/)V T T p T V p V =∂∂+∂∂（2）(/)(/)(/)T T p H p T S p V V T V T ∂∂=∂∂+=-∂∂。